DE7817937U1 - Temperature fuse for electrical devices - Google Patents
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Description
INTER CONTROL
Hermann Köhler Elektrik
GmbH u. Co. KGINTERCONTROL
Hermann Köhler Electrics
GmbH & Co. KG
8500 Nürnberg8500 Nuremberg
TEMPERATURSICHERUNG MIT SCHMELZMATERIALTEMPERATURE PROTECTION WITH FUSE MATERIAL
Die Erfindung betrifft eine Temperatursicherung für elektrische Geräte, bestehend >The invention relates to a temperature fuse for electrical devices, consisting >
aus einem Isolierteil mit elektrischen Anschlüssen und Kontaktfedern zur Herstellung i consisting of an insulating part with electrical connections and contact springs for the production of
eines elektrischen Strompfades, einer Wärmeübertragungsplatte, einem Schmelzma- ;an electrical current path, a heat transfer plate, a melting point;
terialeinsatz als thermischer Auslöser, sowie einem Übertragungsstift aus Isoliermate- $material insert as a thermal release, as well as a transfer pin made of insulating material $
&iacgr; rial, der im Isolierteil verschiebbar gelagert ist und an seinem einen Ende mit dem ■· rial , which is slidably mounted in the insulating part and is connected at one end to the ■·
Schmelzmaterialeinsatz und mit seinem anderen Ende mit den Kontaktfedern im Ein- &iacgr; Fusible material insert and with its other end with the contact springs in the inlet &iacgr;
griff steht. fhandle stands. f
Temperatursicherungen mit Schmelzmaterial sind bereits bekannt, insbesondere in fTemperature fuses with melting material are already known, especially in f
einer Bauart nach Patent 2 012 426, bei welcher eine elektrisch leitende Hülse ein % a design according to patent 2 012 426, in which an electrically conductive sleeve is a %
Schmelzsalz enthält, welches über eine Druckfeder mit einem in der Hülse verschieb- '&iacgr;Contains melting salt, which is connected via a compression spring to a movable element in the sleeve.
baren elektrisch leitenden Bauelement verbunden ist, welches einerseits mit einem von i electrically conductive component, which on the one hand is connected to a
der Hülse isoliert angeordneten elektrischen Leiter eine elektrische Verbindung her- IThe electrical conductors arranged in an insulated manner in the sleeve establish an electrical connection.
stellt. &iacgr;presents. &iacgr;
Bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur fällt das Schmelzsalz in sich zusammen ·When the predetermined temperature is reached, the molten salt collapses ·
und das verschiebbar in der Hülse gelagerte Bauelement trennt die elektrische Verbin- jjand the component, which is slidably mounted in the sleeve, separates the electrical connection jj
dung zwischen der Hülse und dem elektrischen Leiter. . |connection between the sleeve and the electrical conductor. . |
Der Nachteil dieser bekannten Ausführung ist jedoch, dass die Hülse stromführend ist
und bei der Ankopplung an einer meist berührbaren Wärmeüberfragungsfläche durch
geeignete Maßnahmen elektrisch isoliert werden muss.The disadvantage of this known design, however, is that the sleeve is live
and when coupled to a mostly touchable heat transfer surface by
appropriate measures must be taken to ensure electrical insulation.
notwcndins IsolGtlon bsdsutst fiir dsn Vsrwsndcr solcher Teir^srotursicherun^s
einen zusätzlichen finanziellen Aufwand. Ausserdem ist durch unterschiedliche Wärmeübertragung
bei unterschiedlichen Isolationsbedingungen das thermische Ansprechverhalten beeinträchtigt.
necessary in isolation for the prevention of such partial rotation
an additional financial outlay. In addition, the thermal response is impaired by different heat transfer under different insulation conditions.
V-VU1O ·' O b V-VU 1 O ·' O b
Ein weiterer Nachteil ist die fehlende Befestigungsmöglichkeit, da dies bei derartigen Temperatursicherungen lediglich durch eine Klemmbefestigung erfolgen kann, für die wiederum geeignete Mittel durch den Verwender vorgesehen werden müssen.A further disadvantage is the lack of fastening options, as this can only be achieved with such temperature fuses by means of a clamp fastening, for which suitable means must be provided by the user.
Es sind weiterhin Temperatursicherungen mit Schmelzmaterial bekannt geworden, bei weichen in einem Isolierteil Kontaktfedern und elektrische Anschlüsse angeordnet sind und ein Schmelzeinsatz bzw. Schmelzlot als thermischer Auslöser verwendet wird. Durch einen Übertragungsstift aus Isoliermaterial, welcher zwischen dem Schmelzlot und den Kontaktfedern verschiebbar gelagert ist, werden dann nach Schmelzen des Loteinsatzes die Kontaktfedern getrennt.Temperature fuses with melting material have also become known, in which contact springs and electrical connections are arranged in an insulating part and a melting insert or fusible link is used as a thermal trigger. The contact springs are then separated by a transfer pin made of insulating material, which is slidably mounted between the melting link and the contact springs, after the solder insert has melted.
Bei dieser bekannten Ausführung wurde als Schmelzeinsatz ein Schmelzlot in Form einer runden Scheibe verwendet, weiche auf einer Wärmeübertragungsplatte mit einer Öffnung in der Grosse des Übertragungsstiftes liegt. Beim Schmelzen des Lotes drückt der Stift das Schmelzlot in die Öffnung der Wärmeübertragungsplatte und die Kontaktfedern trennen sich.In this known design, a fusible link in the form of a round disk was used as the melting insert, which rests on a heat transfer plate with an opening the size of the transfer pin. When the solder melts, the pin presses the fusible link into the opening of the heat transfer plate and the contact springs separate.
Diese Ausführung ist aber bezüglich des schlechten Langzeitverhaltens äusserst nachteilig für den Gebrauch als Temperatursicherung.However, this design is extremely disadvantageous in terms of its poor long-term behavior for use as a temperature fuse.
Obwohl bei den verwendeten Schmelzloten aufgrund ihrer Legierungszusammensetzung zwar ein definierter Schmelzpunkt zu erwarten isf, tritt jedoch bereits vor Erreichen der Schmelztemperatur eine Erweichung des Schmelzlotes ein. Das bedeutet, dass bei längerer Einwirkung von Temperatur ein Festigkeitsabfall eintritt und durch eine Kraft - beispielsweise erzeugt durch die Federvorspannung der Kontaktfeder- ein frühzeitiges Ansprechen der Temperatursicherung erfolgen kanrr.Although a defined melting point is to be expected for the fusible links used due to their alloy composition, the fusible link softens before the melting temperature is reached. This means that with prolonged exposure to temperature, the strength drops and a force - for example, generated by the spring preload of the contact spring - can cause the temperature fuse to respond prematurely.
Ausserdem ist bei der bekannten Ausführung von Nachteil, dass das Schmelzlot offen liegt. Es ist nämlich möglich, dass verschiedene Schmelzlote bei Einwirkung von Sauerstoff durch die Oxidation ihren Schmelzpunkt verändern.Another disadvantage of the known design is that the fusible link is exposed. It is possible that different fusible links change their melting point due to oxidation when exposed to oxygen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Temperatursicherung zu schaffen, bei welcher diese Nachteile vermieden sind und die dabei dennoch kostengünstig herzustellen ist.The object of the invention is therefore to create a temperature fuse which avoids these disadvantages and which is nevertheless inexpensive to produce.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Temperatursicherung, bestehendThis task is solved by a temperature fuse consisting of
! Gus einem Isolierteil mit elektrischen Anschlüssen, Kontaktfedern, Übertragungsstift ! Cast an insulating part with electrical connections, contact springs, transmission pin
und Wärmeübertragungsplatte erfindungsgemäss ein Schmelzlot als thermischer Auslöser verwendet wird, welches an seinem Umfang von einer starren, beispielsweise zylindrischen Hülse, umgeben ist.and heat transfer plate, according to the invention a fusible link is used as a thermal trigger, which is surrounded on its circumference by a rigid, for example cylindrical, sleeve.
Die Hülse weist nach einem Vorschlag der Erfindung an ihren Enden Öffnungen auf, sodass das darin befindliche Schmelzlot einerseits direkt mit der Wärmeübertragungsplatte, die gleichzeitig als Befestigungsplafte für die Temperafursicherung zur Halte:- rung in einem elektrischen Gerät dient, in Berührung ist. In der der Wärmeübertragungsplatte gegenüberliegenden Öffnung der Hülse ist andererseits der im Isoliertei! verschiebbar gelagerte Übertragungsstift aus Isoliermaterial so angeordnet, dass er miV dem Schmelzlot und mit einer Kontaktfeder in Eingriff steht. Die Kontaktfeder ist in Richtung zum Isolierteil vorgespannt, sodass beim Schmelzen des Schmeizlotes die Kontaktfedern getrennt werden.According to a proposal of the invention, the sleeve has openings at its ends, so that the fusible link located therein is in direct contact with the heat transfer plate, which simultaneously serves as a fastening plate for the temperature fuse for holding in an electrical device. In the opening of the sleeve opposite the heat transfer plate, the transfer pin made of insulating material, which is slidably mounted in the insulating part, is arranged in such a way that it engages with the fusible link and with a contact spring. The contact spring is pre-tensioned in the direction of the insulating part so that when the fusible link melts, the contact springs are separated.
©er Uberiragüngssfifr ist dabei in seiner Dicke so bemessen, dass er ohne Behinderung in der Hülse verschiebbar ist. Wird der Schmelzpunkt des Lotes erreicht, taucht er durch die Federkraft unterstützt, in die Hülse ein und verdrängt das dünnflüssige Lot aus eier Hülse.The thickness of the transfer film is such that it can be moved in the sleeve without hindrance. When the melting point of the solder is reached, it plunges into the sleeve, supported by the spring force, and displaces the thin solder from the sleeve.
Der Vorfeil dieser Anordnung nach der Erfindung ist, dass das in der Hülse befindliche Schmelztet im Falle einer auftretenden Erweichung vor dem Schmelzpunkt aufgrund längerer thermischer Belastung durch die umgebende starre Hülse in ihrer Form gehalten wird. Eine sonst üblicherweise beobachtete Verringerung der Höhe des Schmelzlctes wird dadurch weifgehend verhindert. Da die Hülse durch die Federkraft der Kontaktfeder gegen die Wärmeübertragungsfläche gedrückt wird, ist ein Austreten des Schmelzlotes vor dem endgültigen Schmelzpunkt an dieser Stelle verhindert. EinThe advantage of this arrangement according to the invention is that the melting solder in the sleeve is held in its shape by the surrounding rigid sleeve in the event of softening before the melting point due to prolonged thermal stress. A reduction in the height of the melting solder, which is otherwise usually observed, is thereby largely prevented. Since the sleeve is pressed against the heat transfer surface by the spring force of the contact spring, the leakage of the melting solder before the final melting point at this point is prevented.
treten des Schmelzlotes an der BerUhrurigsstelle des Übertragungsstiftes ist dadurch erThe occurrence of the fusible link at the contact point of the transfer pin is schwert, dass zwischen dieser Berührungsstelle und der WärmeUbertragungsp Satte einsword that between this contact point and the heat transfer plate a Wärmegefälle besteht, sodass das Schmelzot an der Berührungsstelle zum Übertragungssrlft stets kälter und von grösserer Festigkeit ist, als an der Wärmeübertragungspiatte.There is a thermal gradient so that the melt at the point of contact with the transfer plate is always colder and of greater strength than at the heat transfer plate.
Durch ^iese erfindungsgemässe Anordnung wird zusätzlich erreicht, dass beim Schmelzen des Schmelzlotes der Übergangsbereich, in dem es teigig ist, verzögert wird, sodass die Kontaktfedern mit einer grösseren Geschwindigkeit öffnen.This arrangement according to the invention additionally ensures that when the fusible link melts, the transition region in which it is doughy is delayed, so that the contact springs open at a greater speed.
f][f] Bezüglich der Oxidation des Schmelzlotes erweist sich die Anordnung nach der Erfindung besonders vorteilhaft, da das Schmelzlot weitgehend durch die Hülse, den Übertragungsstift und die Wärmeübertragungsplatte eingeschlossen ist. Hierdurch wird der Zutritt von Sauerstoff, und somit die Gefahr von Schmelzpunktveränderungen, weitgehend verringert.With regard to the oxidation of the fusible link, the arrangement according to the invention proves to be particularly advantageous, since the fusible link is largely enclosed by the sleeve, the transfer pin and the heat transfer plate. This greatly reduces the access of oxygen and thus the risk of melting point changes.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist das Isolierteil, in welchem die elektrischen Anschlüsse und Kontaktfedern befestigt sind und der Übertragungs- « stift für die Temperatursicherung verschiebbar gelagert ist, so gestaltet, dass in demIn a further embodiment according to the invention, the insulating part in which the electrical connections and contact springs are fastened and the transmission pin for the temperature fuse is slidably mounted is designed in such a way that in the
selben Isolierteil die elektrischen Anschlüsse und Kontaktfeder nur elektrischen Kontakten, sowie ein Ubertraqungsstift für einen Temperaturregler mit Bimetall als thermisches Fühieiement angeordnet sind. Die Wärmeübertragungspfatfe, mit welcher dasThe electrical connections and contact spring for electrical contacts, as well as a transfer pin for a temperature controller with bimetal as a thermal guide element are arranged on the same insulating part. The heat transfer plate with which the Schmelzlot in Berührung steht, dient hierbei gleichzeitig zur Lagerung des Bimetal IfühFusible link is in contact with the melting solder and simultaneously serves to store the bimetal Ifüh lers, welcher beispielsweise - wie bereits bekannt - als gewölbte Bimetallscheibe ge-ler, which, for example - as already known - is designed as a curved bimetallic disc.
; formt ist, deren Wölbungshöhe sich bei einer Temperaturänderung momentartig verän-; whose curvature height changes instantaneously when the temperature changes.
dert. Der Übertragungsstift gibt die Wölbungshöhenänderung an die Kontaktfeder weiter, wodurch die Kontakte geöffnet oder geschlossen werden.The transmission pin transmits the change in curvature height to the contact spring, which opens or closes the contacts.
Vorfeil dieser Ausführung ist eine verbilligte Herstellung des Temperaturreglers und der Temperatursicherung, da diese gleichzeitig montiert werden können. Ausserdem ist eine Baueinheit von Temperaturregler und Temperature! cherung für das thermische Ansprechverhalten insofern günstig, da der Fühlort für die zu überwachende Temperatür an einer gemeinsamen Stelle liegt.The advantage of this design is that the temperature controller and the temperature fuse are cheaper to manufacture, as they can be installed at the same time. In addition, a unit consisting of the temperature controller and the temperature fuse is advantageous for the thermal response, as the sensor location for the temperature to be monitored is in one place.
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Weiterhin ist die Montage dieser Baueinheit billiger als bei zwei getrennten Einheiten, was für den Benutzer einen wesentlichen Vorteil bietet.Furthermore, the assembly of this unit is cheaper than two separate units, which offers a significant advantage for the user.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand schemarischer Zeichnungen nöher erläuiert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using schematic drawings. They show:
Fig. 1 die Temperatursicherung von der Seite im Schnitt gesehen, yor dem Auslösen,Fig. 1 the temperature fuse seen from the side in section, before triggering,
Fig. 2 die Temperatursicherung von der Seite im Schnitt gesehen, nach dem Auslösen,Fig. 2 the temperature fuse seen from the side in section, after triggering,
Fig. 3 die Temperature!cherung von oben gesehen,Fig. 3 the temperature fuse seen from above,
Fig. 4 das weitere Ausführungsbeispiel von der Seite im Schnitt gesehen,Fig. 4 the further embodiment seen from the side in section,
Fig. 5 das weitere Aupführungsbeispiei von oben gesehen.Fig. 5 shows another example of implementation seen from above.
Bei den Fig. 1-3 sind in einem isolierteil 1 die elektrischen Anschlüsse 2 und jIn Fig. 1-3, the electrical connections 2 and j are in an insulated part 1.
3, sowie die Kontaktfedern 5 bzw. 6 mittels des Nietes 6 bzw. 7 ortsfest ange- I3, and the contact springs 5 and 6 are fixed in place by means of the rivet 6 and 7, respectively.
ordnet. Die Wärmeübertragungsplatte 8, welche gleichzeitig als Befestigungs- .The heat transfer plate 8, which also serves as a fastening .
platte mit seitlichen Lappen 9 und 10 zur Halterung in einem elektrischen Ge- tplate with side tabs 9 and 10 for mounting in an electrical device
rät dient, ist mit dem Isoltertei! T an der den Kontaktfedern 4 und 5 gegenüber- .The insulating part T which serves as the contact spring 4 and 5 is connected to the insulating part T at the opposite side.
liegenden Seite gehalten. In einer Vertiefung 11 des !soiierteils 1 befindet sich ein Schmelz'oteinsatz 12, welcher an seinem Umfang von einer starren, beispielsweise zylindrischen Hülse 13 umgeben ist. Die Hülse 13 weist an ihren Enden Öffnungen 14 und 15 auf, sodass das darin befindliche Schmelzlot 12 einerseits direkt mit der Wärmeübertragungsplatte 8 in Berührung steht. In der der Wärmeüberfragungsplatte 8 gegenüberliegenden Öffnung 15 der Hülse 13 ist der im Isolierteil 1 verschiebbar gelagerte ÜbertragungssHfr 16 aus Isoliermaterial andererseits so angeordnet, dass er mit dem Schmelzlot 12 und mit der Kontaktfeder 5 in Eingriff sHht. Die Kontaktfeder 5 ist in Richtung zum !Isolierteil 1 vorgespannt, so-lying side. In a recess 11 of the insulating part 1 there is a fusible link insert 12, which is surrounded on its circumference by a rigid, for example cylindrical sleeve 13. The sleeve 13 has openings 14 and 15 at its ends so that the fusible link 12 located therein is in direct contact with the heat transfer plate 8 on the one hand. In the opening 15 of the sleeve 13 opposite the heat transfer plate 8, the transfer spring 16 made of insulating material, which is slidably mounted in the insulating part 1, is arranged on the other hand so that it engages with the fusible link 12 and with the contact spring 5. The contact spring 5 is pre-tensioned in the direction of the insulating part 1 so that-
- 6 dass beim Schmelzen des Schmelzlofes 12 die Konfakffedem 4 und 5 getrennt werden. - 6 that during melting of the melting furnace 12 the confacture springs 4 and 5 are separated.
Wird der Schmelzpunkt des Schmelzlotes 12 erreicht, taucht der Übertragungsstift 16, durch die Federkraft der Kontaktfeder 5 unterstützt, in die Hülse 13 ein und verdrängt das dünnflüssige Schmelzlot 12 aus der Hülse 13.If the melting point of the fusible solder 12 is reached, the transfer pin 16, supported by the spring force of the contact spring 5, plunges into the sleeve 13 and displaces the thin-fluid fusible solder 12 from the sleeve 13.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, wie das bereits geschmolzene Lot 12 aus der Öffnung "1A der Hülse 13 getreten ist und sich dann in der Vertiefung 11 des Isolierfeiles 1 befindet. Der Übertragungssfiff 16 ist bis zur Wärmeüberfragungsplatte 8 in die Hülse 13 eingetaucht und die Kontaktfeder 5 hat sich von der Kontaktfeder 4 getrennt.From Fig. 2 it can be seen how the already melted solder 12 has come out of the opening " 1A " of the sleeve 13 and is then located in the recess 11 of the insulating file 1. The transfer wire 16 is immersed in the sleeve 13 up to the heat transfer plate 8 and the contact spring 5 has separated from the contact spring 4.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 ist das Isolierteil 17, in welchem dse elektrischen Anschlüsse 2 und 3 sowie die Kontaktfedern 4 und 5 befestigt sind und der Übertragungsstift 16 für die Temperatursicherung verschiebbar gelagert ist, so gestaltet, dass in dem selben Isolierteil 17 die elektrischen Anschlüsse 18 und 19 mit dem elektrischen Kontakt 20 und eine Kontaktfeder 21 mit dem elektrischen Kontakt 22, sowie ein Übertragungsstift 23 für einen Temperaturregler mit einer gewölbten Bimetal Ischeibe 2/angeordnet ist. Die in der Wärmeübertragungsplatte 24 gelagerte Bimetal Ischeibe 25 ändert bei einer Temperaturänderung ihre Wölbungshöhe und der Übertragungsstift 23 gibt diese Wölbungshöhenänderung an die Kontaktfeder 21 weiter, wodurch die Kontakte 20 und 22 geöffnet oder geschlossen werden.In a further embodiment according to Fig. 4 and 5, the insulating part 17, in which the electrical connections 2 and 3 and the contact springs 4 and 5 are fastened and the transmission pin 16 for the temperature fuse is slidably mounted, is designed in such a way that the electrical connections 18 and 19 with the electrical contact 20 and a contact spring 21 with the electrical contact 22, as well as a transmission pin 23 for a temperature controller with a curved bimetal disk 2/ are arranged in the same insulating part 17. The bimetal disk 25 mounted in the heat transfer plate 24 changes its curvature height when the temperature changes and the transmission pin 23 passes this change in curvature height on to the contact spring 21, whereby the contacts 20 and 22 are opened or closed.
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